II. Основные положения. Современная агрохимия имеет возможность с помощью минеральных удобрений управлять плодородием почвы

Современная агрохимия имеет возможность с помощью минеральных удобрений управлять плодородием почвы, урожайностью сельскохозяйственных культур, а в известной мере и накоплением в них определенных пищевых веществ. В настоящее время актуальным является использование в качестве удобрений промышленных и других отходов, сточных вод.

Технология применения удобрений не позволяет растениям извлечь из почвы все внесенное количество. Значительная часть удобрений вымывается в подземные воды, мигрирует с поверхностным стоком или разлагается в поверхностных слоях почвы с выделением в атмосферу летучих продуктов распада. Поступление в открытые водоемы удобрений, содержащих азот и фосфор, может вызвать их эвтрофикацию, способствуя размножению микрофитов и высших водных растений. Это стимулирует «цветение» водоема, нарушает нормальную жизнь в нем гидробионтов, ухудшает органолептические и другие показатели качества воды. Поэтому очень важно, чтобы при нагрузке почвы удобрениями соблюдались агрохимические и гигиенические регламенты с учетом местных условий. Несоблюдение этих требований чревато также избыточным накоплением в почве, а затем и в растениях химических веществ (ХВ), в том числе оказывающих токсическое действие или неблагоприятно влияющих на пищевую ценность и технологические свойства выращиваемых культур.

В зависимости от химического состава различают удобрения азотные, фосфорные, калийные, известковые, микроудобрения, бактериальные, комплексные и др.

Азотные удобрения в зависимости от формы соединения азота делятся на следующие виды:

§ аммиачные, в которых весь или почти весь азот присутствует в форме свободного аммиака (жидкий, водный и безводный аммиак);

§ аммонийные, в них азот представлен ионом аммония (сульфат аммония);

§ нитратные, в которых азот находится в составе остатка азотной кислоты (натриевая и кальциевая селитра);

§ аммонийно-нитратные, содержащие азот в аммонийной и нитратной форме (аммиачная селитра);

§ амидные - мочевина, которая представляет особый амид карбаминовой кислоты, трансформирующейся в почве под воздействием уреазы бактерий в углекислый аммоний;

§ медленно действующие (мочевиноформальдегидные, мочевиноальдегидные, изобутилиден и мочевина, оксамид и др.)

Нитратная форма удобрений наиболее подвижна!

Нитраты, нитриты и другие азотосодержащие соединения привлекают особое внимание:

во — первых, это вызвано тем, что увеличивающееся применение азотных удобрений привело к возрастанию уровня нитратов в почве и опосредованно — в используемых для водоснабжения грунтовых и поверхностных водах, а также в продовольственных и фуражных сельскохозяйственных культурах;

во - вторых, обнаружилось, что нитриты легко вступают в реакцию с вторичными аминами и амидами с образованием нитрозаминов (НА) и нитрозамидов (НАД). Из изученных H.Drukrey et. al.(1967) 80 НА и 23 НАД оказались канцерогенными 80% первых и все вторые;

в - третьих, нитраты и нитриты широко применяются в качестве пищевых добавок. Они используются для фиксации цвета и в качестве консервирующего вещества (задерживают развитие Cl. botulinum) для мяса и мясопродуктов (колбасные изделия), рыбопродуктов, в рассоле для рыбы, а также некоторых видов сыров.

В пище современного человека доля колбасных изделий в последние годы возрастает. Систематическое поступление в организм повышенных количеств нитратов, нитритов и НА чревато неблагоприятными сдвигами в жизнедеятельности и здоровье, возрастанием риска онкологических заболеваний. Не подлежит сомнению: необходимо стремиться к тому, чтобы содержание названных соединений в пище человека свести к минимуму. Наибольшие концентрации нитратов встречаются в зелени и овощах (особенно корнеплодах), бахчевых; меньшие - в злаках, фруктах, ягодах, продуктах животного происхождения. Поэтому можно полагать, что даже при умеренном применении удобрений источником 80—90% суточного количества нитратов для населения служат овощи (свекла, морковь, картофель, капуста) и зелень. Они обладают наибольшей способностью накапливать нитраты и другие вещества, содержащиеся в азотных удобрениях. Особенно большим накоплением нитратов отличаются черная редька, столовая свекла, салат листовой, щавель, редиска, ревень, сельдерей, шпинат, листья петрушки, укроп. Есть данные, которые свидетельствуют, что злаки, фрукты, ягоды не накапливают опасные концентрации нитратов.

В парниковых и тепличных овощах и зелени определяется большее содержание нитратов, чем в растениях, выросших на открытом грунте. По-видимому, сказывается интенсивное удобрение почвы и худшее освещение растений.

При исследовании баночных растительных консервов установлено, что в маринованной свекле содержалось нитратов 990 мг/кг, в пюре для детского питания - 224 мг/кг; в пюре из шпината для детского питания - 180 мг/кг.

Содержание нитритов в растениях на 3-4 порядка меньше, чем нитратов, а во фруктах и ягодах они практически отсутствуют.

В зарубежной медицинской литературе описаны сотни случаев острой нитратно-нитритной интоксикации детей грудного возраста сухими молочными смесями, приготовленными на воде, богатой нитратами. В Германии были описаны случаи острой алиментарной нитратно-нитритной интоксикации у грудных детей, матери которых употребляли свежий или консервированный шпинат. Авторам, проследившим всю технологию выращивания, складирования, переработки, приготовления и хранения блюд из шпината, удалось установить, что трансформация нитратов в нитриты обусловлена жизнедеятельностью бактерий именно после уборки урожая. Особенно неблагоприятно хранение и вторичный подогрев шпината. Необходимо отметить, что опасные количества нитритов образуются лишь при значительном содержании нитратов в шпинате.

Кулинарная обработка продуктов снижает содержание нитратов. Так, очистка, мытье и вымачивание продуктов уменьшают его на 5-15%. Хранение очищенных овощей в холодильнике не повышает концентрации нитритов, тогда как при комнатной температуре оно возрастает. При варке овощей до 80% нитритов и нитратов вымываются в отвар. Чем выше соотношение количеств воды и овощей, тем больше нитратов вымывается. Из картофеля переходит в отвар до 80% нитратов, капусты, брюквы - 60-70%, моркови - 40-60%, свеклы - 30-45%. При жарении картофеля на подсолнечном масле концентрация нитратов снижается на 15%, во фритюре - на 60%. Таким образом, в готовых овощных блюдах нитратов на 2О-25% меньше, чем в сырых продуктах.

При исследовании проб молока животных и материнского молока в случаях, если их рацион был богат продуктами с высоким содержанием нитратов, установлено, что молочные железы не обладают барьерной функцией в отношении нитратов.

Применение нитритов и нитратов в качестве пищевых добавок строго регламентируется. Тем не менее, по данным зарубежных авторов концентрация нитратов в окороках составляла 133-303 мг/кг; в ветчине - 340-571 мг/кг; в колбасном фарше - 53-100 мг/кг; в сосисках - 119-141 мг/кг, а нитритов, соответственно, 9-26, 7-150, 22-62, 8,5-103 мг/кг.

Допустимая суточная доза нитратов (ДСД) по NaNO₃ установлена ФАО ВОЗ для взрослого человека на уровне 5 мг на 1 кг массы тела, но поступление их не должно превышать 300-325 мг/сутки (СанПиН 2.3.2.560-96 «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов», «Принципы гигиенической регламентации допустимого содержания нитратов в пищевых продуктах» Минздрав СССР, Москва, 1988,). Суммарное суточное количество нитратов и нитритов не должно превышать 3,65 мг на 1 кг массы тела.

Для полного представления о суточной нагрузке организма человека нитритами необходимо учитывать их концентрацию в питьевой воде. Большинство городских и сельских водопроводов нашей страны используют воды рек или артезианских скважин, в которых концентрация нитратов невелика - О,2-5 мг/л, редко - 10-30 мг/л. Представляют определенный интерес данные английских ученых о содержании нитратов в реках Англии: так за 10 последних лет концентрация их возросла в 4 раза.

Нитриты и нитраты, поступившие с пищей в пищеварительный канал, легко всасываются, в основном в желудке. В течение 8 часов с мочой выделяется до 9О% нитратов. Поступая в кровь, нитриты взаимодействуют с гемоглобином, образуют нитрозогемоглобин, трансформирующийся в метгемоглобин и частично в сульфгемоглобин.

Токсичность нитритов зависит как от дозы, так и от способности организма с помощью метгемоглобинредуктазы восстанавливать метгемоглобин в гемоглобин. Чем меньше возраст грудных детей, тем тяжелее протекает нитритная интоксикация, т. к. у них частично или полностью отсутствует в эритроцитах метгемоглобинредуктаза.

Наблюдения, сделанные при случайных отравлениях, когда нитрит натрия ошибочно вместо поваренной соли добавлялся в пищу, позволяют прийти к выводу, что острое отравление наблюдается при одноразовой дозе 200-300 мг, а летальная доза для человека-300-2500 мг, причем более низкая для детей и лиц старческого возраста.

Изучалось и хроническое действие нитритов. Обобщив все экспериментальные данные, комитет экспертов ФАО (1983) пришел к выводу, что подпороговая доза нитритов ниже 100 мг/кг массы тела в день. На этом основании с учетом коэффициента запаса 100 ДСД для детского возраста была принята 0,4 мг/кг массы тела. Но впоследствии ДСД снизили до 0,2 мг/кг нитрита натрия или 0,15 мг/кг в расчете на ион нитрита.

О возможности отдаленных эффектов при хронической нитритной интоксикации единого мнения нет. Известно мутагенное действие нитритов на бактерии, дрожжи. Имеется точка зрения, что нитриты, уменьшая содержание витаминов в органах, снижают устойчивость организма к действию онкогенных факторов.

Нитраты менее токсичны, чем нитриты. При определенных условиях, зависящих от микрофлоры, в пищевых продуктах или пищеварительном канале (особенно при диспепсиях у детей) часть нитратов восстанавливается в более токсичные нитриты.

Как уже отмечалось, наибольшую опасность для здоровья человека представляют нитрозсоединения. Они образуются в результате взаимодействия нитритов с вторичными и третичными аминами. Почва обычно богата предшественниками нитрозсоединений. В последние годы доказана возможность синтеза их в почве. Продукты растительного происхождения могут иметь значительное количество НА лишь вследствие высокого уровня предшественников и процессов нитрозирования, происходящих при хранении и переработке, т. к. в растениях и почве НА разрушаются. Отечественные и зарубежные данные свидетельствуют о почти полном отсутствии НА в молоке, молочнокислых продуктах, твороге, сметане, сгущенном молоке. Лишь в сухом молоке обнаружен N—нитрозодиметиламин (НДМА) в концентрации до 2 мкг/кг. Не обнаруживаются НА в ряде отечественных сыров «Голландском», «Российском», «Костромском», а также в плавленых сырках «Дружба», «Волна». Из напитков в 7О-75% НА выявляются в пиве (0,8-14 мкг/л). В некоторых образцах темного пива в ФРГ до 47 мкг/л.

Наиболее часто НА определяются в мясных изделиях. Это объясняется содержанием предшественников в кормах, технологической обработкой (варка увеличивает содержание НА в 2-3 раза), играет роль и длительность термической обработки, и пищевые добавки. Копчение, особенно горячее, способствует реакции нитрозирования. В отдельных случаях копченые рыбные изделия содержали НА до 100 мкг/кг и более.

Нитрозамины токсичны и канцерогенны в присутствии дополнительных ферментных систем, которые всегда имеются в организме теплокровных, а НАД проявляют эти свойства даже без дополнительной метаболизации. Нитрозамины, за малым исключением, отличаются выраженной гепатотропностью, а НАД чаще всего поражают органы, для которых характерна быстрая смена клеточных популяций: кроветворная, лимфоидная, пищеварительная системы. Доказано иммунодепрессивное действие НА на ранних стадиях токсического действия. НС обладают мутагенной активностью, которая выявляется с помощью многих мутагенных тестов, причем большинство мутагенных соединений вызывают опухоли у животных. Ряд НС (N-нитрозометилмочевина, N—нитрозоэтилмочевина) оказывают трансплацентарное действие и при введении в организм беременных самок дает эмбриотоксический или тератогенный эффект и вызывает опухоли у потомства.

В соответствии с санитарными нормами допускаемые уровни содержания нитратов в продуктах растениеводства представлены в Приложении 1.